龍鳳山致密砂巖氣藏早期產(chǎn)能主控因素評價及預(yù)測

◇中國石化東北油氣分公司勘探開發(fā)研究院 汝亞林

針對龍鳳山致密砂巖氣藏儲層厚度薄、物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)等特點(diǎn)，在氣藏精細(xì)描述及評價基礎(chǔ)上，系統(tǒng)分析并優(yōu)選了影響單井初期產(chǎn)能氣測全烴值、氣層厚度、孔隙度、有效滲透率、含氣飽和度、壓裂段數(shù)、施工排量的7方面因素，運(yùn)用灰色關(guān)聯(lián)分析法得到了各因素的關(guān)聯(lián)度，明確單井產(chǎn)能的主控因素，應(yīng)用地層系數(shù)法對新部署水平井產(chǎn)能進(jìn)行預(yù)測，預(yù)測結(jié)果與投產(chǎn)后實(shí)際產(chǎn)能吻合程度較高，該方法為龍鳳山致密砂巖開發(fā)技術(shù)政策產(chǎn)能論證提供一定指導(dǎo)意義。

1 區(qū)域概況

龍鳳山氣田位于松遼盆地長嶺斷陷南部龍鳳山構(gòu)造帶，自下而上發(fā)育下白堊統(tǒng)火石嶺組、沙河子組、營城組、登婁庫組、泉頭組，上白堊統(tǒng)青山口組、姚家組、嫩江組四方臺組和明水組，以及第四系。目的層為營城組，總體呈“西南高、東北低”的單斜構(gòu)造，斷層多為近南北—北東方向展布。研究區(qū)沉積主要來自南部物源控制。主要目的層營Ⅲ-營Ⅳ砂組為扇三角洲前緣沉積沉積，營Ⅰ砂組為辮狀河三角洲平原—前緣沉積。對營城組20口井673個巖心樣品物性分析，孔隙度主要集中在4%～8%，滲透率主要集中在0.01-1mD，屬于特低孔、特低滲致密儲層。營城組氣層由下部沙河子組烴源巖供烴，氣源由斷裂垂向輸導(dǎo)，砂體橫向運(yùn)移至營城組各砂組儲層內(nèi)成藏，為構(gòu)造背景下的巖性油氣藏。

2 開發(fā)特征

龍鳳山氣田儲層厚度薄、物性差、非均質(zhì)性強(qiáng)，全區(qū)所有氣井均進(jìn)行壓裂改造。將區(qū)域內(nèi)13口水平井產(chǎn)量進(jìn)行歸一化處理，生產(chǎn)特征分為3個階段（見圖1）：第1階段為定產(chǎn)降壓階段，流體主要由壓裂縫向井筒供給，基質(zhì)流體向壓裂縫供給速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于壓裂縫向井筒供給速度。由于壓裂縫有限，近井地帶壓力快速下降，壓裂縫向井筒供給時間較短，因此氣井穩(wěn)產(chǎn)期短。第2階段為降產(chǎn)降壓階段，基質(zhì)流體向壓裂縫供給速度小于壓裂縫向井筒的供給速度，出現(xiàn)近井地帶地層壓力下降，生產(chǎn)壓差減小導(dǎo)致壓力和產(chǎn)量雙降。第3階段為低產(chǎn)低壓階段，基質(zhì)流體向壓裂縫供給速度與壓裂縫向井筒供給速度基本達(dá)到平衡，產(chǎn)量、油壓遞減速度變緩[1]。

圖1 龍鳳山致密砂巖水平井產(chǎn)量歸一化曲線圖

3 產(chǎn)能主控因素分析及預(yù)測

3.1 產(chǎn)能影響指標(biāo)優(yōu)選

氣井產(chǎn)能評價是氣田開發(fā)的核心工作。落實(shí)氣井初期產(chǎn)能，可以為開發(fā)技術(shù)對策的制訂及氣藏優(yōu)化配產(chǎn)提供依據(jù)。產(chǎn)能主控因素研究是氣井產(chǎn)能評價工作的深化，是對已測試井或已投產(chǎn)井產(chǎn)能變化規(guī)律深層次原因的總結(jié)。目前一般用氣井的無阻流量描述氣井產(chǎn)能[1-5]，但實(shí)際上受井筒、冬天保供等方面的因素制約，大多數(shù)投產(chǎn)井初期均未進(jìn)行產(chǎn)能測試及動態(tài)監(jiān)測等工作。通過計(jì)算得到的無阻流量與實(shí)測得到的無阻流量差異較大。因此開展水平井試采工作，建立平均日產(chǎn)氣與累產(chǎn)氣關(guān)系，其中投產(chǎn)4個月平均日產(chǎn)氣與累產(chǎn)氣的（圖2），表明投產(chǎn)4個月水平井達(dá)到擬穩(wěn)定狀態(tài)，取投產(chǎn)4個月的平均產(chǎn)氣量作為早期水平井產(chǎn)能較為合適。

圖2 累產(chǎn)氣量與投產(chǎn)4個月平均日產(chǎn)氣關(guān)系圖

3.2 產(chǎn)能主控因素評價

油氣田開發(fā)系統(tǒng)中存在許多影響儲層性質(zhì)或開發(fā)效果的因素，這些因素變化的隨機(jī)性決定了獲得流體流動規(guī)律的具有較高難度。依托因素之間的關(guān)聯(lián)性判斷影響油田開采的主要因素，可以為生產(chǎn)預(yù)測及調(diào)整開發(fā)提供決策依據(jù)。常規(guī)的因素分析法要求有較大的樣本量，樣本應(yīng)具有典型的概率分布規(guī)律，否則分析結(jié)果將存在較大的誤差，在實(shí)際應(yīng)用過程中常常達(dá)不到這樣的條件[6-7]?；疑P(guān)聯(lián)分析法對數(shù)據(jù)的數(shù)量和質(zhì)量要求程度相對容易，它綜合考慮了多種影響因素，且結(jié)果比較準(zhǔn)確、符合實(shí)際，是一種較為科學(xué)、簡單、可靠的系統(tǒng)分析方法。根據(jù)水平井試采特征，優(yōu)選了影響氣井初期產(chǎn)能的地質(zhì)和儲層改造參數(shù)因素（表1）。應(yīng)用灰色關(guān)聯(lián)分析法對開發(fā)初期影響產(chǎn)能的8方面因素進(jìn)行了灰色關(guān)聯(lián)分析。

表1 產(chǎn)能影響參數(shù)統(tǒng)計(jì)

通過計(jì)算求出各因素的關(guān)聯(lián)度，按照關(guān)聯(lián)度大小進(jìn)行排序：有效滲透率>壓裂段數(shù)>全烴值>孔隙度>含氣飽和度>排量>氣層厚度（表2）。根據(jù)灰色關(guān)聯(lián)度權(quán)重值大小，龍鳳山氣田致密砂巖氣藏影響水平井開發(fā)初期產(chǎn)能的主控因素為反應(yīng)儲層的滲透性、物性及含氣性的有效滲透率、孔隙度、全烴值、含氣飽和度。由于有效儲層改造決定流體的滲透性及導(dǎo)流能力，因此初期產(chǎn)能也受有效儲層改造程度影響。

表2 各因素的關(guān)聯(lián)度系數(shù)

3.3 產(chǎn)能預(yù)測

由于儲層砂體變化快，非均質(zhì)性較強(qiáng)，巖心分析的孔隙度與滲透率指數(shù)相關(guān)性較差，導(dǎo)致測井解釋滲透率與巖心分析滲透率相差較大。龍鳳山氣田水平井均進(jìn)行壓裂改造，測井解釋滲透率不能真實(shí)反應(yīng)壓后近井地帶流體滲透性，計(jì)算得到的地層系數(shù)與初期產(chǎn)能相關(guān)性不高（圖3）。

圖3 水平井地層系數(shù)（測井解釋滲透率）與初期產(chǎn)能關(guān)系圖

龍鳳山氣田營城組13口水平井中僅2口井進(jìn)行了壓恢測試，因此無法通過試井分析方法確定水平井近井地帶有效滲透率。本次應(yīng)用RTA軟件，采用Blasingame方法對每口水平井進(jìn)行擬合，確定水平井有效滲透率，該有效滲透率能夠反應(yīng)壓后近井地帶基質(zhì)與裂縫的綜合滲透性。通過有效滲透率計(jì)算得到地層系數(shù)與初期產(chǎn)能線性相關(guān)性較好，（圖4）。

圖4 水平井地層系數(shù)（有效滲透率）與初期產(chǎn)能關(guān)系圖

龍鳳山致密砂巖氣藏水平井的孔隙度與有效滲透率呈線性相關(guān)，且相關(guān)性較好，（圖5）。通過三維地質(zhì)建模建立孔隙度模型，得到新部署井孔隙度。在目前相同壓裂工藝及規(guī)模條件下，根據(jù)孔隙度與有效滲透率線性相關(guān)性預(yù)測得到新部署井的有效滲透率，采用地層系數(shù)法預(yù)測新井產(chǎn)能。

圖5 測井解釋孔隙度與有效滲透率關(guān)系

2021年完鉆的5口水平井，根據(jù)5口井測井解釋孔隙度，利用公式2得到有效滲透率，再利用公式1預(yù)測初期產(chǎn)能。預(yù)測產(chǎn)能跟實(shí)際產(chǎn)能接近（表3），證實(shí)地層系數(shù)法對龍鳳山致密砂巖儲層初期產(chǎn)能預(yù)測是適用的。

表3 新井預(yù)測產(chǎn)能與實(shí)際產(chǎn)能對比統(tǒng)計(jì)表

4 結(jié)論

（1）儲層物性、含氣性及滲透性是決定水平井初期產(chǎn)能的主控因素，同時有效儲層改造程度決定流體的滲透性。

（2）采用Blasingame方法確定各單井有效滲透率，與測井解釋滲透率相比，有效滲透率更能反應(yīng)壓裂改造后近井地帶的滲流能力，計(jì)算得到地層系數(shù)與單井初期產(chǎn)能線性相關(guān)性更高。